BÁO CÁO THỰC TẬP-TÌM HIỂU VỀ MẠNG Wireless Lan

Các người dùng đầu cuối truy cập mạng WLAN thông qua các card giao tiếpmạng WLAN, mà được thực hiện như các card PC trong các máy tính notebook, hoặc sử dụng card giao tiếp ISA hoặc PCI

Wireless Lan là một trong những công nghệ truyền thông khôngdây được áp dụng cho mạng cục bộ Sự ra đời của nó khắc phục nhữnghạn chế mà mạng nối dây không thể giải quyết được, và là giải pháp cho

xu thế phát triển của công nghệ truyền thông hiện đại Nói như vậy đểthấy được những lợi ích to lớn mà Wireless Lan mang lại, tuy nhiên nókhông phải là giải pháp thay thế toàn bộ cho các mạng Lan nối dâytruyền thống

Dựa trên chuẩn IEEE 802.11 mạng WLan đã đi đến sự thống nhất

và trở thành mạng công nghiệp, từ đó được áp dụng trong rất nhiều lĩnhvực, từ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, bán lẻ, sản xuất, lưu kho, đến cáctrường đại học Ngành công nghiệp này đã kiếm lợi từ việc sử dụng cácthiết bị đầu cuối và các máy tính notebook để truyền thông tin thời gianthực đến các trung tâm tập trung để xử lý Ngày nay, mạng WLAN đangđược đón nhận rộng rãi như một kết nối đa năng từ các doanh nghiệp.Lợi tức của thị trường mạng WLAN ngày càng tăng

Vì vậy, nhóm chúng em đã chọn đề tài tìm hiểu công nghệWirelesss Lan

Nhóm sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ MẠNG WLAN

Mạng WLAN là một hệ thống thông tin liên lạc dữ liệu linh hoạt được thựchiện như phần mở rộng, hoặc thay thế cho mạng LAN hữu tuyến trong nhà hoặc trongcác cơ quan Sử dụng sóng điện từ, mạng WLAN truyền và nhận dữ liệu qua khoảngkhông, tối giản nhu cầu cho các kết nối hữu tuyến Như vậy, mạng WLAN kết nối dữliệu với người dùng lưu động, và thông qua cấu hình được đơn giản hóa, cho phépmạng LAN di động

Các năm qua, mạng WLAN được phổ biến mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực, từlĩnh vực chăm sóc sức khỏe, bán lẻ, sản xuất, lưu kho, đến các trường đại học Ngànhcông nghiệp này đã kiếm lợi từ việc sử dụng các thiết bị đầu cuối và các máy tínhnotebook để truyền thông tin thời gian thực đến các trung tâm tập trung để xử lý Ngàynay, mạng WLAN đang được đón nhận rộng rãi như một kết nối đa năng từ các doanhnghiệp Lợi tức của thị trường mạng WLAN ngày càng tăng

1.1 Các ứng dụng của Mạng WLAN

Mạng WLAN là kỹ thuật thay thế cho mạng LAN hữu tuyến, nó cung cấp mạngcuối cùng với khoảng cách kết nối tối thiều giữa một mạng xương sống và mạng trongnhà hoặc người dùng di động trong các cơ quan Sau đây là các ứng dụng phổ biến củaWLAN thông qua sức mạnh và tính linh hoạt của mạng WLAN:

 Trong các bệnh viện, các bác sỹ và các hộ lý trao đổi thông tin về bệnh nhânmột cách tức thời, hiệu quả hơn nhờ các máy tính notebook sử dụng công nghệmạng WLAN

 Các đội kiểm toán tư vấn hoặc kế toán hoặc các nhóm làm việc nhỏ tăng năngsuất với khả năng cài đặt mạng nhanh

 Nhà quản lý mạng trong các môi trường năng động tối thiểu hóa tổng phí đi lại,

bổ sung, và thay đổi với mạng WLAN, do đó giảm bớt giá thành sở hữu mạngLAN

 Các cơ sở đào tạo của các công ty và các sinh viên ở các trường đại học sửdụng kết nối không dây để dễ dàng truy cập thông tin, trao đổi thông tin, và nghiêncứu

 Các nhà quản lý mạng nhận thấy rằng mạng WLAN là giải pháp cơ sở hạ tầngmạng lợi nhất để lắp đặt các máy tính nối mạng trong các tòa nhà cũ

 Nhà quản lý của các cửa hàng bán lẻ sử dụng mạng không dây để đơn giản hóaviệc tái định cấu hình mạng thường xuyên

Trang 2

 Các nhân viên văn phòng chi nhánh và triển lãm thương mại tối giản các yêucầu cài đặt bằng cách thiết đặt mạng WLAN có định cấu hình trước không cần cácnhà quản lý mạng địa phương hỗ trợ.

 Các công nhân tại kho hàng sử dụng mạng WLAN để trao đổi thông tin đến cơ

sở dữ liệu trung tâm và tăng thêm năng suất của họ

 Các nhà quản lý mạng thực hiện mạng WLAN để cung cấp dự phòng cho cácứng dụng trọng yếu đang hoạt động trên các mạng nối dây

 Các đại lý dịch vụ cho thuê xe và các nhân viên nhà hàng cung cấp dịch vụnhanh hơn tới khách hàng trong thời gian thực

 Các cán bộ cấp cao trong các phòng hội nghị cho các quyết định nhanh hơn vì

họ sử dụng thông tin thời gian thực ngay tại bàn hội nghị

1.2 Các lợi ích của mạng WLAN

Độ tin tưởng cao trong nối mạng của các doanh nghiệp và sự tăng trưởng mạnh

mẽ của mạng Internet và các dịch vụ trực tuyến là bằng chứng mạnh mẽ đối với lợi íchcủa dữ liệu và tài nguyên dùng chung Với mạng WLAN, người dùng truy cập thôngtin dùng chung mà không tìm kiếm chỗ để cắm vào, và các nhà quản lý mạng thiết lậphoặc bổ sung mạng mà không lắp đặt hoặc di chuyển dây nối Mạng WLAN cung cấpcác hiệu suất sau: khả năng phục vụ, tiện nghi, và các lợi thế về chi phí hơn hẳn cácmạng nối dây truyền thống

• Khả năng lưu động cải thiện hiệu suất và dịch vụ - Các hệ thống mạng

WLAN cung cấp sự truy cập thông tin thời gian thực tại bất cứ đâu cho ngườidùng mạng trong tổ chức của họ Khả năng lưu động này hỗ trợ các cơ hội vềhiệu suất và dịch vụ mà mạng nối dây không thể thực hiện được

• Đơn giản và tốc độ nhanh trong cài đặt - Cài đặt hệ thống mạng WLAN nhanh

và dễ dàng và loại trừ nhu cầu kéo dây qua các tường và các trần nhà

• Linh hoạt trong cài đặt - Công nghệ không dây cho phép mạng đi đến các nơi

mà mạng nối dây không thể

• Giảm bớt giá thành sở hữu - Trong khi đầu tư ban đầu của phần cứng cần cho

mạng WLAN có giá thành cao hơn các chi phí phần cứng mạng LAN hữutuyến, nhưng chi phí cài đặt toàn bộ và giá thành tính theo tuổi thọ thấp hơnđáng kể Các lợi ích về giá thành tính theo tuổi thọ là đáng kể trong môi trườngnăng động yêu cầu thường xuyên di chuyển, bổ sung, và thay đổi

• Tính linh hoạt - Các hệ thống mạng WLAN được định hình theo các kiểu topo

khác nhau để đáp ứng các nhu cầu của các ứng dụng và các cài đặt cụ thể Cấuhình mạng dễ thay đổi từ các mạng độc lập phù hợp với số nhỏ người dùng đếncác mạng cơ sở hạ tầng với hàng nghìn người sử dụng trong một vùng rộng lớn

Trang 3

• Khả năng vô hướng:các mạng máy tính không dây có thể được cấu hình theo

các topo khác nhau để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng và lắp đặt cụ thể Các cấuhình dễ dàng thay đổi từ các mạng ngang hàng thích hợp cho một số lượng nhỏngười sử dụng đến các mạng có cơ sở hạ tầng đầy đủ dành cho hàng nghìnngười sử dụng mà có khả năng di chuyển trên một vùng rộng

1.3 Bảng so sánh ưu và nhược điểm giữa mạng không dây và có dây:

khó kéo dây, đường truyền

- Chủ yếu là trong mô hình mạng nhỏ vàtrung bình, với những mô hình lớn phảikết hợp với mạng có dây

- Có thể triển khai ở những nơi khôngthuận tiện về địa hình, không ổn định,không triển khai mạng có dây được

2 Độ phức tạp kỹ thuật

- Độ phức tạp kỹ thuật tùy thuộc từng

- Khả năng chịu ảnh hưởng khách quan

bên ngoài như thời tiết, khí hậu tốt

- Chịu nhiều cuộc tấn công đa dạng,

phức tạp, nguy hiểm của những kẻ phá

hoại vô tình và cố tình

- Ít nguy cơ ảnh hưởng sức khỏe

- Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoàinhư môi trường truyền sóng, can nhiễu

do thời tiết

- Chịu nhiều cuộc tấn công đa dạng,phức tạp, nguy hiểm của những kẻ pháhoại vô tình và cố tình, nguy cơ cao hơnmạng có dây

- Còn đang tiếp tục phân tích về khảnăng ảnh hưởng đến sức khỏe

Trang 4

4 Lắp đặt, triển khai

- Lắp đặt, triển khai tốn nhiều thời gian

và chi phí

- Lắp đặt, triển khai dễ dàng, đơn giản,nhanh chóng

5 Tính linh hoạt, khả năng thay đổi, phát triển

- Vì là hệ thống kết nối cố định nên tính

linh hoạt kém, khó thay đổi, nâng cấp,

phát triển

- Vì là hệ thống kết nối di động nên rấtlinh hoạt, dễ dàng thay đổi, nâng cấp,phát triển

6 Giá cả

- Giá cả tùy thuộc vào từng mô hình

mạng cụ thể

- Thường thì giá thành thiết bị cao hơn

so với của mạng có dây Nhưng xuhướng hiện nay là càng ngày càng giảm

sự chênh lệch về giá

Trang 5

CHƯƠNG II NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA WLAN

2.1 Cách làm việc của mạng WLAN

Mạng WLAN sử dụng sóng điện từ (vô tuyến và tia hồng ngoại) để truyềnthông tin từ điểm này sang điểm khác mà không dựa vào bất kỳ kết nối vật lý nào Cácsóng vô tuyến thường là các sóng mang vô tuyến bởi vì chúng thực hiện chức năngphân phát năng lượng đơn giản tới máy thu ở xa Dữ liệu truyền được chồng lên trênsóng mang vô tuyến để nó được nhận lại đúng ở máy thu Đó là sự điều biến sóngmang theo thông tin được truyền Một khi dữ liệu được chồng (được điều chế) lên trênsóng mang vô tuyến, thì tín hiệu vô tuyến chiếm nhiều hơn một tần số đơn, vì tần sốhoặc tốc độ truyền theo bit của thông tin biến điệu được thêm vào sóng mang

Nhiều sóng mang vô tuyến tồn tại trong cùng không gian tại cùng một thờiđiểm mà không nhiễu với nhau nếu chúng được truyền trên các tần số vô tuyến khácnhau Để nhận dữ liệu, máy thu vô tuyến bắt sóng (hoặc chọn) một tần số vô tuyến xácđịnh trong khi loại bỏ tất cả các tín hiệu vô tuyến khác trên các tần số khác

Trong một cấu hình mạng WLAN tiêu biểu, một thiết bị thu phát, được gọi một

điểm truy cập (AP - access point), nối tới mạng nối dây từ một vị trí cố định sử dụng cáp Ethernet chuẩn Điểm truy cập (access point) nhận, lưu vào bộ nhớ đệm, và truyền

dữ liệu giữa mạng WLAN và cơ sở hạ tầng mạng nối dây Một điểm truy cập đơn hỗtrợ một nhóm nhỏ người sử dụng và vận hành bên trong một phạm vi vài mét tới vàichục mét Điểm truy cập (hoặc anten được gắn tới nó) thông thường được gắn trên caonhưng thực tế được gắn bất cứ nơi đâu miễn là khoảng vô tuyến cần thu được

Các người dùng đầu cuối truy cập mạng WLAN thông qua các card giao tiếpmạng WLAN, mà được thực hiện như các card PC trong các máy tính notebook, hoặc

sử dụng card giao tiếp ISA hoặc PCI trong các máy tính để bàn, hoặc các thiết bị tíchhợp hoàn toàn bên trong các máy tính cầm tay Các card giao tiếp mạng WLAN cungcấp một giao diện giữa hệ điều hành mạng (NOS) và sóng trời (qua một anten) Bảnchất của kết nối không dây là trong suốt với NOS

2.2 Các cấu hình mạng WLAN

Mạng WLAN đơn giản hoặc phức tạp Cơ bản nhất, hai PC được trang bị cáccard giao tiếp không dây thiết lập một mạng độc lập bất cứ khi nào mà chúng nằmtrong phạm vi của nhau Nó được gọi là mạng ngang hàng Các mạng này không yêucầu sự quản trị hoặc sự định cấu hình trước Trong trường hợp này mỗi khách hàng chỉtruy cập tới tài nguyên của khách hàng khác và không thông qua một nhà phục vụtrung tâm

Trang 6

Hình 2.1 Một mạng ngang hàng không dây

Việc thiết lập một điểm truy cập mở rộng phạm vi của một mạng, phạm vi cácthiết bị liên lạc được mở rộng gấp đôi Khi điểm truy cập được nối tới mạng nối dây,mỗi khách hàng sẽ truy cập tới các tài nguyên phục vụ cũng như tới các khách hàngkhác Mỗi điểm truy cập điều tiết nhiều khách hàng, số khách hàng cụ thể phụ thuộcvào số lượng và đặc tính truyền Nhiều ứng dụng thực tế với một điểm truy cập phục

vụ từ 15 đến 50 thiết bị khách hàng

Hình 2.2 Khách hàng và điểm truy nhập

Các điểm truy cập có một phạm vi hữu hạn, 152,4m trong nhà và 304,8m ngoàitrời Trong phạm vi rất lớn hơn như kho hàng, hoặc khu vực cơ quan cần thiết phải lặpđặt nhiều điểm truy cập hơn Việc xác định vị trí điểm truy dựa trên phương pháp khảosát vị trí Mục đích sẽ phủ lên vùng phủ sóng bằng các cell phủ sóng chồng lấp nhau

để các khách hàng di chuyển khắp vùng mà không mất liên lạc mạng Khả năng cáckhách hàng di chuyển không ghép nối giữa một cụm của các điểm truy cập được gọiroaming Các điểm truy cập chuyển khách hàng từ site này đến site khác một cách tựđộng mà khách hàng không hay biết, bảo đảm cho kết nối liên tục

Trang 7

Hình 2.3 Nhiều điểm truy cập và Roaming

Để giải quyết các vấn đề đặc biệt về topology, nhà thiết kế mạng chọn cách sửdụng các điểm mở rộng (Extension Point - EP) để làm tăng các điểm truy cập củamạng Cách nhìn và chức năng của các điểm mở rộng giống như các điểm truy cập,nhưng chúng không được nối dây tới mạng nối dây như là các AP Chức năng của EPnhằm mở rộng phạm vi của mạng bằng cách làm trễ tín hiệu từ một khách hàng đếnmột AP hoặc EP khác Các EP được nối tiếp nhau để truyền tin từ một AP đến cáckhách hàng rộng khắp, như một đoàn người chuyển nước từ người này đến người khácđến một đám cháy

Hình 2.4 Cách sử dụng của một điểm mở rộng (EP)

Thiết bị mạng WLAN cuối cùng cần xem xét là anten định hướng Giả sử cómột mạng WLAN trong tòa nhà A của bạn, và bạn muốn mở rộng nó tới một tòa nhàcho thuê B, cách đó 1,609 km Một giải pháp là sẽ lắp đặt một anten định hướng trênmỗi tòa nhà, các anten hướng về nhau Anten tại tòa nhà A được nối tới mạng nối dâyqua một điểm truy cập Tương tự, anten tại tòa nhà B được nối tới một điểm truy cậptrong tòa nhà đó, mà cho phép kết nối mạng WLAN thuận tiện nhất

Hình 2.5 Cách sử dụng anten định hướng

Trang 8

2.2.1 Mạng WLAN độc lập (mạng ngang hàng)

Cấu hình mạng WLAN đơn giản nhất là mạng WLAN độc lập (hoặc nganghàng) nối các PC với các card giao tiếp không dây Bất kỳ lúc nào, khi hai hoặc hơncard giao tiếp không dây nằm trong phạm vi của nhau, chúng thiết lập một mạng độclập (hình 1.6) Ở đây, các mạng này không yêu cầu sự quản trị hoặc sự định cấu hìnhtrước

Hình 2.6 Mạng WLAN độc lập Hình 2.7 Mạng WLAN độc lập phạm

vi được mở rộng sử dụng điểm truy

cập như một bộ chuyển tiếp

Các điểm truy cập mở rộng phạm vi của mạng WLAN độc lập bằng cách đóng vai trò như là một bộ chuyển tiếp (hình 1.7), có hiệu quả gấp đôi khoảng cách giữa các

PC không dây

2.2.2 Mạng WLAN cơ sở hạ tầng (infrastructure)

Trong mạng WLAN cơ sở hạ tầng, nhiều điểm truy cập liên kết mạng WLANvới mạng nối dây và cho phép các người dùng chia sẻ các tài nguyên mạng một cáchhiệu quả Các điểm truy cập không các cung cấp các truyền thông với mạng nối dây

mà còn chuyển tiếp lưu thông mạng không dây trong khu lân cận một cách tức thời.Nhiều điểm truy cập cung cấp phạm vi không dây cho toàn bộ tòa nhà hoặc khu vực

cơ quan

Trang 9

Hình 2.8 Mạng WLAN Cơ sở hạ tầng

Trang 10

2.2.3 Microcells và roaming

Thông tin vô tuyến bị giới hạn bởi tín hiệu sóng mang đi bao xa khi công suất

ra đã cho trước Mạng WLAN sử dụng các cell, gọi là các microcell, tương tự hệ thống

điện thoại tế bào để mở rộng phạm vi của kết nối không dây Tại bất kỳ điểm truy cậpnào trong cùng lúc, một PC di động được trang bị với một card giao tiếp mạng WLANđược liên kết với một điểm truy cập đơn và microcell của nó, hoặc vùng phủ sóng Cácmicrocell riêng lẻ chồng lắp để cho phép truyền thông liên tục bên trong mạng nối dây.Chúng xử lý các tín hiệu công suất thấp và không cho người dùng truy cập khi họ điqua một vùng địa lý cho trước

Hình 2.9 Handing off giữa các điểm truy cập

2.3 Các tùy chọn công nghệ

Các nhà sản xuất mạng WLAN chọn nhiều công nghệ mạng khác nhau khi thiết

kế giải pháp mạng WLAN Mỗi công nghệ có các thuận lợi và hạn chế riêng

2.3.1 Trải phổ

Đa số các hệ thống mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ, một kỹ thuật tần

số vô tuyến băng rộng mà trước đây được phát triển bởi quân đội trong các hệ thốngtruyền thông tin cậy, an toàn, trọng yếu Sự trải phổ được thiết kế hiệu quả với sự đánhđổi dải thông lấy độ tin cậy, khả năng tích hợp, và bảo mật Nói cách khác, sử dụngnhiều băng thông hơn trường hợp truyền băng hẹp, nhưng đổi lại tạo ra tín hiệu mạnhhơn nên dễ được phát hiện hơn, miễn là máy thu biết các tham số của tín hiệu trải phổcủa máy phát Nếu một máy thu không chỉnh đúng tần số, thì tín hiệu trải phổ giốngnhư nhiễu nền Có hai kiểu trải phổ truyền đi bằng vô tuyến: nhảy tần và chuỗi trựctiếp

2.3.2 Công nghệ trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping pread Spectrum)

Trải phổ nhảy tần (FHSS) sử dụng một sóng mang băng hẹp để thay đổi tần sốtrong một mẫu ở cả máy phát lẫn máy thu Được đồng bộ chính xác, hiệu ứng mạng sẽduy trì một kênh logic đơn Đối với máy thu không mong muốn, FHSS làm xuất hiệncác nhiễu xung chu kỳ ngắn

Trang 11

Hình 2.10 Trải phổ nhảy tần

FHSS “nhảy” tần từ băng hẹp sang băng hẹp bên trong một băng rộng Đặc biệthơn, các sóng vô tuyến FHSS gửi một hoặc nhiều gói dữ liệu tại một tần số sóngmang, nhảy đến tần số khác, gửi nhiều gói dữ liệu, và tiếp tục chuỗi “nhảy - truyền” dữliệu này Mẫu nhảy hay chuỗi này xuất hiện ngẫu nhiên, nhưng thật ra là một chuỗi cótính chu kỳ được cả máy thu và máy phát theo dõi Các hệ thống FHSS dễ bị ảnhhưởng của nhiễu trong khi nhảy tần, nhưng hoàn thành việc truyền dẫn trong các quátrình nhảy tần khác trong băng tần

Hình 2.11 Trải phổ chuỗi trực tiếp

2.3.3 Công nghệ trải phổ chuỗi trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum)

Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) tạo ra một mẫu bit dư cho mỗi bit được truyền

Mẫu bit này được gọi một chip (hoặc chipping code) Các chip càng dài, thì xác suất

mà dữ liệu gốc bị loại bỏ càng lớn (và tất nhiên, yêu cầu nhiều dải thông) Thậm chíkhi một hoặc nhiều bit trong một chip bị hư hại trong thời gian truyền, thì các kỹ thuậtđược nhúng trong vô tuyến khôi phục dữ liệu gốc mà không yêu cầu truyền lại Đốivới máy thu không mong muốn, DSSS làm xuất hiện nhiễu băng rộng công suất thấp

và được loại bỏ bởi hầu hết các máy thu băng hẹp

Bộ phát DSSS biến đổi luồng dữ liệu vào (luồng bit) thành luồng symbol, trong

đó mỗi symbol biểu diễn một nhóm các bit Bằng cách sử dụng kỹ thuật điều biến phathay đổi như kỹ thuật QPSK (khóa dịch pha cầu phương), bộ phát DSSS điều biến hay

Trang 12

nhân mỗi symbol với một mã giống nhiễu gọi là chuỗi giả ngẫu nhiên (PN) Nó đượcgọi là chuỗi “chip” Phép nhân trong bộ phát DSSS làm tăng giả tạo dải băng đượcdùng phụ thuộc vào độ dài của chuỗi chip.

2.3.4 Công nghệ băng hẹp (narrowband)

Một hệ thống vô tuyến băng hẹp truyền và nhận thông tin người dùng trên mộttần số vô tuyến xác định Vô tuyến băng hẹp giữ cho dải tần tín hiệu vô tuyến càng hẹpcàng tốt chỉ cho thông tin đi qua Sự xuyên âm không mong muốn giữa các kênhtruyền thông được tránh bằng cách kết hợp hợp lý các người dùng khác nhau trên cáckênh có tần số khác nhau

Một đường dây điện thoại riêng rất giống với một tần số vô tuyến Khi mỗi nhàlân cận nhau đều có đường dây điện thoại riêng, người trong nhà này không thể nghecác cuộc gọi trong nhà khác Trong một hệ thống vô tuyến, sử dụng các tần số vôtuyến riêng biệt để hợp nhất sự riêng tư và sự không can thiệp lẫn nhau Các bộ lọc củamáy thu vô tuyến lọc bỏ tất cả các tín hiệu vô tuyến trừ các tín hiệu có tần số đượcthiết kế

2.3.5 Công nghệ hồng ngoại ( Infrared )

Hệ thống tia hồng ngoại (IR) sử dụng các tần số rất cao, chỉ dưới tần số của ánhsáng khả kiến trong phổ điện từ, để mang dữ liệu Giống như ánh sáng, tia hồng ngoại

IR không thể thâm nhập các đối tượng chắn sáng; nó sử dụng công nghệ trực tiếp (tầmnhìn thẳng) hoặc công nghệ khuếch tán Các hệ thống trực tiếp rẽ tiền cung cấp phạm

vi rất hạn chế (0,914m) và tiêu biểu được sử dụng cho mạng PAN nhưng thỉnh thoảngđược sử dụng trong các ứng dụng WLAN đặc biệt Công nghệ hồng ngoại hướng khảnăng thực hiện cao không thực tế cho các người dùng di động, và do đó nó được sửdụng để thực hiện các mạng con cố định Các hệ thống IR WLAN khuếch tán khôngyêu cầu tầm nhìn thẳng, nhưng các cell bị hạn chế trong các phòng riêng lẻ

2.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng WLAN

So với mạng LAN hữu tuyến, mạng WLAN linh hoạt hơn trong cài đặt, địnhcấu hình và tự do vốn có trong mạng lưu động Các khách hàng mạng WLAN cũngnhư các nhân viên kỹ thuật cần xem xét các chỉ tiêu kỹ thuật sau

2.4.1 Phạm vi/Vùng phủ sóng

Khoảng cách mà qua đó các sóng RF truyền thông là một nhiệm vụ của việcthiết kế sản phẩm (bao gồm thiết kế máy thu và công suất phát) và đường truyền dẫnmạng LAN, đặc biệt trong môi trường trong nhà Các tương tác với các đối tượng xâydựng tiêu biểu, bao gồm tường nhà, kim loại, và thậm chí cả con người, ảnh hưởngđến cách truyền năng lượng, và như vậy tính được phạm vi và vùng phủ sóng của hệthống Đa số các hệ thống mạng WLAN sử dụng sóng RF vì các sóng vô tuyến thâmnhập qua tường và các bề mặt trong nhà Phạm vi (hoặc bán kính phủ sóng) tiêu biểucủa hệ thống mạng WLAN thay đổi từ dưới 30,48m tới hơn 152,4m Vùng phủ sóngđược mở rộng, và sự tự do đích thực của khả năng lưu động thông qua roaming, đượccung cấp qua các microcell

Trang 13

2.4.2 Lưu lượng

Như các hệ thống mạng LAN hữu tuyến, lưu lượng thực tế trong mạng WLAN

là sản phẩm và cơ cấu phụ thuộc Các nhân tố ảnh hưởng tới lưu lượng bao gồm sự tắcnghẽn sóng (số lượng người dùng), các hệ số truyền, kiểu hệ thống mạng WLAN sửdụng, cũng như gốc trễ và các cổ chai trên các phần nối dây của mạng WLAN Tốc độ

dữ liệu tiêu biểu từ 1 đến 11 Mbps

Mạng WLAN cung cấp lưu lượng đủ cho các ứng dụng văn phòng phổ biếntrên nền mạng LAN, bao gồm sự trao đổi email, truy cập để chia sẻ thiết bị ngoại vi,

và các truy cập tới cơ sở dữ liệu và các ứng dụng nhiều người dùng

2.4.3 Sự toàn vẹn và độ tin cậy

Các công nghệ dữ liệu không dây đã được chứng minh qua hơn năm mươi năm

sử dụng các ứng dụng không dây trong các hệ thống cả thương mại lẫn quân đội.Nhiễu vô tuyến gây ra sự giảm sút lưu lượng, nhưng chúng hiếm có tại nơi làm việc.Các thiết kế nổi bật của công nghệ mạng WLAN và giới hạn khoảng cách tín hiệutruyền dẫn tại các kết nối của mạng này mạnh hơn các kết nối điện thoại tế bào, vàmạng cung cấp khả năng thực hiện toàn vẹn dữ liệu bằng hoặc hơn mạng nối dây

2.4.4 Khả năng kết nối với cơ sở hạ tầng mạng nối dây

Đa số các hệ thống mạng WLAN cung cấp kết nối chuẩn công nghiệp với các

hệ thống nối dây, bao gồm Ethernet (IEEE 802.3) và Token Ring (IEEE 802.5) Khảnăng kết nối trên nền chuẩn làm các phần không dây của mạng trong suốt hoàn toànvới phần còn lại của mạng Các nút mạng WLAN lược hỗ trợ bởi các hệ điều hànhmạng theo cách giống như các nút mạng LAN khác qua trình điều khiển Một khi đượccài đặt, các hệ điều hành mạng xem các nút mạng như mọi thành phần khác của mạng

2.4.5 Khả năng kết nối với cơ sở hạ tầng mạng không dây

Có thể có vài kiểu kết nối giữa các mạng WLAN Điều này phụ thuộc cả cáchlựa chọn công nghệ lẫn cách thực hiện của nhà cung cấp thiết bị cụ thể Các sản phẩm

từ các nhà cung cấp khác nhau sử dụng cùng công nghệ và cùng cách thực hiện chophép trao đổi giữa các card giao tiếp và các điểm truy cập Mục đích của các chuẩncông nghiệp, như các đặc tả kỹ thuật IEEE 802.11, sẽ cho phép các sản phẩm tươnghợp vận hành với nhau mà không có sự hợp tác rõ ràng giữa các nhà cung cấp

2.4.6 Nhiễu

Đối với các WLAN hoạt động ở băng tần vô tuyến 2,4 GHz các lò vi sóng làmột nguồn nhiễu quan trọng Các lò vi sóng công suất lên tới 750W với 150 xung trêngiây và có bán kính bức xạ hoạt động khoảng 10 m Như vậy đối với tốc độ dữ liệu 2Mbit/s độ dài gói lớn nhất phải nhỏ hơn 20.000 bit hoặc 2.500 octet Bức xạ phát raquét từ 2,4 GHz đến 2,45 GHz và giữ ổn định theo chu kỳ ngắn ở tần số 2,45 GHz.Cho dù các khối bị chắn thì phần lớn năng lượng vẫn gây nhiễu tới truyền dẫn WLAN.Các nguồn nhiễu khác trong băng tần 2,4 GHz gồm máy photocopy, các thiết bị chốngtrộm, các mô tơ thang máy và các thiết bị y tế

Trang 14

2.4.7 Tính đơn giản và dễ dàng trong sử dụng

Người dùng cần rất ít thông tin mới để nhận được thuận lợi của mạng WLAN

Vì bản chất không dây của mạng WLAN là trong suốt đối với hệ điều hành mạngngười dùng, nên các ứng dụng hoạt động giống như chúng hoạt động trên mạng LANhữu tuyến Các sản phẩm mạng WLAN hợp nhất sự đa dạng của các công cụ chẩnđoán để hướng vào các vấn đề liên quan đến các thành phần không dây của hệ thống;tuy nhiên, các sản phẩm được thiết kế để hầu hết các người dùng hiếm khi cần đến cáccông cụ này

Mạng WLAN đơn giản hóa nhiều vấn đề cài đặt và định cấu hình mà rất phiềntoái đối với các nhà quản lý mạng Chỉ khi các điểm truy cập của mạng WLAN yêucầu nối cáp, các nhà quản lý mạng được giải phóng khỏi việc kéo cáp cho các ngườiđầu cuối mạng WLAN Không có nối cáp cũng làm di chuyển, bổ sung, và thay đổicác hoạt động bình thường trên mạng WLAN Cuối cùng, bản chất di động của mạngWLAN cho phép các nhà quản lý mạng định cấu hình trước và sửa lỗi toàn bộ mạngtrước khi lắp đặt chúng tại các vị trí từ xa Một kho được định cấu hình, mạng WLANđược di chuyển từ chỗ này đến chỗ khác mà ít hoặc không có sự cải biến nào

2.4.8 Bảo mật

Vì công nghệ không dây bắt nguồn từ các ứng dụng trong quân đội, nên từ lâu

độ bảo mật đã là một tiêu chuẩn thiết kế cho các thiết bị vô tuyến Các điều khoản bảomật điển hình được xây dựng bên trong mạng WLAN, làm cho chúng trở nên bảo mậthơn so với hầu hết các mạng LAN hữu tuyến Các máy thu không mong muốn (cácngười nghe trộm) khó có khả năng bắt được tin đang lưu thông trong mạng WLAN

Kỹ thuật mã hóa phức tạp làm cho các giả mạo tốt nhất để truy cập không phép đếnlưu thông mạng là không thể Nói chung, các nút riêng lẻ phải cho phép bảo mật trướckhi chúng được phép để tham gia vào lưu thông mạng

2.4.9 Chi phí

Một mạng WLAN thực hiện đầy đủ bao gồm cả chi phí cơ sở hạ tầng, cho cácđiểm truy cập không dây, lẫn chi phí người dùng, cho các card giao tiếp mạng WLAN.Các chi phí cơ sở hạ tầng phụ thuộc chủ yếu vào số lượng điểm truy cập được triểnkhai; khoảng chi phí của các điểm truy cập từ 800$ tới 2000$ Số lượng điểm truy cậpphụ thuộc tiêu biểu vào vùng phủ sóng được yêu cầu và/hoặc số và kiểu người dùngđược dịch vụ Vùng phủ sóng tỉ lệ bình phương với phạm vi sản phẩm Các card giaotiếp mạng WLAN được yêu cầu trên nền máy tính chuẩn, và khoảng chi phí từ 200$tới 700$ Chi phí lắp ráp và bảo trì một mạng WLAN nói chung thấp hơn giá lắp ráp

và bảo trì của một mạng LAN hữu tuyến truyền thống, vì hai lý do Đầu tiên, mộtmạng WLAN loại trừ các chi phí trực tiếp của việc nối cáp và chi phí lao động liênquan đến lắp ráp và sửa chửa nó Thứ hai, vì mạng WLAN đơn giản hóa việc dichuyển, bổ sung, và thay đổi, nên chúng giảm bớt các chi phí gián tiếp về thời giannghỉ của người dùng và tổng phí hành chính

Trang 15

2.4.10 Tính linh hoạt

Các mạng không dây được thiết kế để đơn giản vô cùng hoặc khá phức tạp Cácmạng không dây hỗ trợ số lượng nút mạng và/hoặc các vùng vật lý lớn lớn bằng cáchthêm các điểm truy cập vào vùng phủ sóng được mở rộng hoặc tăng

2.4.11 Tuổi thọ nguồn pin cho các sản phẩm di động

Các sản phẩm không dây của người dùng đầu cuối có khả năng được giải phónghoàn toàn dây nhợ, và hoạt động quá nguồn pin trong máy tính notebook hoặc máytính cầm tay chủ Các nhà cung cấp mạng WLAN dùng các kỹ thuật thiết kế đặc biệt

để làm tăng tuổi thọ pin và cách dùng nguồn năng lượng của máy tính chủ

Trang 16

CHƯƠNG III CHUẨN IEEE 802.11 3.1 Lời giới thiệu

Mục đích chương này sẽ cung cấp tổng quan về chuẩn IEEE 802.11 mới vớicác khái niệm cơ bản, các nguyên lý hoạt động, và vài lý do đằng sau các đặc tính vàcác thành phần của chuẩn Chương này hướng vào các khía cạnh MAC và các chứcnăng chính của nó

3.2 Kiến trúc IEEE chuẩn IEEE 802.11

3.2.1 Các thành phần kiến trúc

Chuẩn mạng LAN IEEE 802.11 dựa vào kiến trúc tế bào, là kiến trúc trong đó

hệ thống được chia nhỏ ra thành các cell, mỗi cell (được gọi là Tập hợp dịch vụ cơ bản, hoặc BSS) được kiểm soát bởi một trạm cơ sở (gọi là điểm truy cập, hoặc AP).

Mặc dù, một mạng LAN không dây có thể được hình thành từ một cell đơn, vớimột điểm truy cập đơn, nhưng hầu hết các thiết lập được hình thành bởi vài cell, tại đó

các điểm truy cập được nối tới mạng xương sống (được gọi hệ phân phối, hoặc DS),

tiêu biểu là Ethernet, và trong cả mạng không dây

Toàn bộ liên kết lại mạng LAN không dây bao gồm các cell khác nhau, cácđiểm truy cập và hệ phân phối tương ứng, được xem xét thông qua mô hình OSI, như

một mạng đơn chuẩn IEEE 802, và được gọi là Tập hợp dịch vụ được mở rộng (ESS).

Hình sau mô tả một chuẩn mạng LAN IEEE 802.11 tiêu biểu:

Hình 4.1 Mạng WLAN IEEE 802.11 tiêu biểu Chuẩn cũng định nghĩa khái niệm Portal, đó là một thiết bị liên kết giữa mạng

LAN chuẩn IEEE 802.11 và mạng LAN chuẩn IEEE 802 khác Khái niệm này mô tả

về lý thuyết phần chức năng của “cầu chuyển dịch”

Trang 17

Mặc dù chuẩn không yêu cầu sự cài đặt tiêu biểu tất yếu phải có AP và Portal

trên một thực thể vật lý đơn

3.2.2 Mô tả các lớp chuẩn IEEE 802.11

Như bất kỳ giao thức chuẩn IEEE 802.x khác, giao thức chuẩn IEEE 802.11bao gồm MAC và lớp vật lý, chuẩn hiện thời định nghĩa một MAC đơn tương tác với

ba lớp vật lý (tất cả hoạt động ở tốc độ 1 và 2Mbit/s):

 FHSS hoạt động trong băng tần 2.4GHz

 DSSS hoạt động trong băng tần 2.4GHz, và

 Hồng ngoại

Hình 4.2 Lớp MAC

Ngoài các tính năng chuẩn được thực hiện bởi các lớp MAC, lớp MAC chuẩnIEEE 802.11 còn thực hiện chức năng khác liên quan đến các giao thức lớp trên, nhưPhân đoạn, Phát lại gói dữ liệu, và Các ghi nhận

Lớp MAC: Lớp MAC định nghĩa hai phương pháp truy cập khác nhau, Hàm phối hợp

phân tán và Hàm phối hợp điểm.

3.2.3 Phương pháp truy cập cơ bản: CSMA/CA

Đây là một cơ chế truy cập cơ bản, được gọi Hàm phối hợp phân tán, về cơ bản

là đa truy cập cảm biến sóng mang với cơ chế tránh xung đột (CSMA/CA) Các giaothức CSMA được biết trong công nghiệp, mà phổ biến nhất là Ethernet, là giao thứcCSMA/CD (CD nghĩa là phát hiện xung đột)

Giao thức CSMA làm việc như sau: Một trạm truyền đi các cảm biến môitrường, nếu môi trường bận (ví dụ, có một trạm khác đang phát), thì trạm sẽ trì hoãntruyền một lúc sau, nếu môi trường tự do thì trạm được cho phép để truyền

Loại giao thức này rất có hiệu quả khi môi trường không tải nhiều, do đó nócho phép các trạm truyền với ít trì hoãn, nhưng thường xảy ra trường hợp các trạmphát cùng lúc (có xung đột), gây ra do các trạm nhận thấy môi trường tự do và quyếtđịnh truyền ngay lập tức

Các tình trạng xung đột này phải được xác định, vì vậy lớp MAC phải tự truyềnlại gói mà không cần đến các lớp trên, điều này sẽ gây ra trễ đáng kể Trong trườnghợp mạng Ethernet, sự xung đột này được đoán nhận bởi các trạm phát để đi tới quyết

định phát lại dựa vào giải thuật exponential random backoff.

Các cơ chế dò tìm xung đột này phù hợp với mạng LAN nối dây, nhưng chúngkhông được sử dụng trong môi trường mạng LAN không dây, vì hai lý do chính:

Trang 18

1 Việc thực hiện cơ chế dò tìm xung đột yêu cầu sự thi hành toàn songcông, khả năng phát và nhận đồng thời, nó sẽ làm tăng thêm chi phí một cáchđáng kể.

2 Trên môi trường không dây chúng ta không thể giả thiết tất cả các trạm

“nghe thấy” được nhau (đây là sự giả thiết cơ sở của sơ đồ dò tìm xung đột), vàviệc một trạm nhận thấy môi trường tự do và sẵn sàng để truyền không thật sự

có nghĩa rằng môi trường là tự do quanh vùng máy thu

Để vượt qua các khó khăn này, chuẩn IEEE 802.11 sử dụng một cơ chế tránh

xung đột với một sơ đồ Ghi nhận tính tích cực (Positive Acknowledge) như sau:

Một trạm muốn truyền cảm biến môi trường, nếu môi trường bận thì nó trìhoãn Nếu môi trường rãnh với thời gian được chỉ rõ (gọi là DIFS, Distributed Inter

Frame Space, Không gian khung Inter phân tán), thì trạm được phép truyền, trạm thu

sẽ kiểm tra mã CRC của gói nhận được và gửi một gói chứng thực (ACK) Chứng thựcnhận được sẽ chỉ cho máy phát biết không có sự xung đột nào xuất hiện Nếu máy phátkhông nhận chứng thực thì nó sẽ truyền lại đoạn cho đến khi nó được thừa nhận hoặckhông được phép truyền sau một số lần phát lại cho trước

Cảm biến sóng mang ảo (Virtual Carrier Sense)

Để giảm bớt xác suất khả năng hai trạm xung đột nhau vì chúng không thể

“nghe thấy” nhau, chuẩn định nghĩa một cơ chế Cảm biến sóng mang ảo:

Một trạm muốn truyền một gói, trước hết nó sẽ truyền một gói điều khiển ngắngọi là RTS (Request To Send) gồm nguồn, đích đến, và khoảng thời gian giao dịch sau

đó (v.d gói và ACK tương ứng), trạm đích sẽ đáp ứng (nếu môi trường tự do) bằngmột gói điều khiển đáp lại gọi là CTS (Clear To Send) gồm cùng thông tin khoảng thờigian

Tất cả các trạm nhận RTS và/hoặc CTS, sẽ thiết lập chỉ báo Virtual Carrier

Sense của nó (gọi là NAV, Network Allocation Vector, Vectơ định vị mạng) cho

khoảng thời gian cho trước, và sẽ sử dụng thông tin này cùng với Cảm biến sóng mangvật lý (Physical Carrier Sense) khi cảm biến môi trường

Cơ chế này giảm bớt xác suất xung đột về vùng máy thu do một trạm “ẩn” từmáy phát, để làm ngắn khoảng thời gian truyền RTS, vì trạm sẽ nghe thấy CTS và “dựtrữ” môi trường khi bận cho đến khi kết thúc giao dịch Thông tin khoảng thời gian vềRTS cũng bảo vệ vùng máy phát khỏi các xung đột trong thời gian ACK (bởi các trạmnằm ngoài phạm vi trạm nhận biết)

Cần chú ý thông tin khoảng thời ACK vì các khung RTS và CTS là các khungngắn, Nó cũng làm giảm bớt mào đầu của các xung đột, vì chúng được nhận dạngnhanh hơn khi nó được nhận dạng nếu toàn bộ gói được truyền, (điều này đúng nếugói lớn hơn RTS một cách đáng kể, như vậy là chuẩn cho phép kể cả các gói ngắn sẽđược truyền mà không có giao dịch RTS/CTS, và điều này được điều khiển bởi mộttham số gọi là ngưỡng RTS)

Trang 19

Các sơ đồ sau cho thấy một giao dịch giữa hai trạm A và B, và sự thiết lậpNAV của các trạm gần chúng:

Hình 4.3 Giao dịch giữa hai trạm A và B, và sự thiết lập NAV

Trạng thái NAV được kết hợp với cảm biến sóng mang vật lý để cho biết trạngthái bận của môi trường

3.2.4 Các chứng thực mức MAC

Lớp MAC thực hiện dò tìm xung đột bằng cách chờ đợi sự tiếp nhận của mộtghi nhận tới bất kỳ đoạn được truyền nào (Ngoại lệ các gói mà có hơn một nơi đến,

như Quảng bá, chưa được thừa nhận).

3.2.5 Phân đoạn và Tái hợp

Các giao thức mạng LAN tiêu biểu sử dụng các gói với vài hàng trăm byte (ví

dụ, gói Ethernet dài nhất dài trên 1518 byte) trên một môi trường mạng LAN khôngdây Lý do các gói dài được ưa chuộng để sử dụng các gói nhỏ là:

 Vì tỉ lệ lỗi bit BER của thông tin vô tuyến cao hơn, xác suất một gói bị hư tăngthêm theo kích thước gói

 Trong trường hợp bị hỏng (vì xung đột hoặc nhiễu), gói nhỏ nhất với ít mào đầuhơn gây ra sự phát lại gói

 Trên một hệ thống FHSS, môi trường được ngắt định kỳ mỗi khi nhảy tần(trong trường hợp này là mỗi 20 mili - giây), như vậy nhỏ hơn gói, nhỏ hơn cơ hộitruyền bị hoãn lại sau thời gian ngừng truyền

Mặc khác, nó không được giới thiệu như là một giao thức mạng LAN mới vì nókhông thể giải quyết các gói 1518 byte được sử dụng trên mạng Ethernet, như vậyIEEE quyết định giải quyết vấn đề bằng cách thêm một cơ chế phân đoạn/tái hợp đơngiản tại lớp MAC

Trang 20

Cơ chế là một giải thuật Send - and - Wait đơn, trong đó trạm phát không chophép truyền một đoạn mới cho đến khi xảy ra một trong các tình huống sau đây:

1 Nhận một ACK cho đoạn, hoặc

2 Quyết định rằng đoạn cũng được truyền lại nhiều lần và thả vào toàn bộ khungCần phải nhớ rằng chuẩn cho phép trạm được truyền chỉ một địa chỉ khác giữacác phát lại của một đoạn đã cho, điều này đặc biệt hữu ích khi một AP có vài gói nổibật với các đích đến khác nhau và một trong số chúng không trả lời

Sơ đồ sau biểu diễn một khung (MSDU) được chia thành vài đoạn (MPDUs):

Hình 4.4 Khung MSDU

3.2.6 Các không gian khung Inter (Inter Frame Space)

Chuẩn định nghĩa 4 kiểu không gian khung Inter, được sử dụng để cung cấp cácquyền ưu tiên khác nhau:

• SIFS - Short Inter Frame Space, được sử dụng để phân chia các truyền dẫn

thuộc một hội thoại đơn (v.d Ack - đoạn), và là Không gian khung Inter tốithiểu, và luôn có nhiều nhất một trạm đơn để truyền tại thời gian cho trước, do

đó nó có quyền ưu tiên đối với tất cả các trạm khác Đó là một giá trị cố địnhtrên lớp vật lý và được tính toán theo cách mà trạm phát truyền ngược lại đểnhận kiểu và khả năng giải mã gói vào, trong lớp vật lý chuẩn IEEE 802.11 FHgiá trị này được thiết lập à 28 micrô - giây

• PIFS - Point Cooordination IFS, được sử dụng bởi điểm truy cập (hoặc Point

Coordinator, được gọi trong trường hợp này), để được truy cập tới môi trườngtrước mọi trạm khác Giá trị này là SIFS cộng với một khe thời gian (sẽ đượcđịnh nghĩa sau), ví dụ 78 micrô - giây

• DIFS - Distributed IFS, Là không gian khung Inter được sử dụng bởi một trạm

để sẵn sàng bắt đầu một truyền dẫn mới, mà là được tính toán là PIFS cộngthêm một khe thời gian, ví dụ 128 micrô - giây

• EIFS - Extended IFS, Là một IFS dài hơn được sử dụng bởi một trạm đã nhận

một gói không hiểu, nó cần để ngăn trạm (trạm mà không hiểu thông tin khoảngthời gian để Cảm biến sóng mang ảo) khỏi xung đột với một gói tương lai thuộchội thoại hiện thời

Trang 21

3.2.7 Giải thuật Exponential Backoff

Backoff là một phương pháp nổi tiếng để giải quyết các tranh dành giữa cáctrạm khác nhau muốn truy cập môi trường, phương pháp yêu cầu mỗi trạm chọn một

số ngẫu nhiên (n) giữa 0 và một số cho trước, và đợi số khe thời gian này trước khitruy cập môi trường, nó luôn kiểm tra liệu có một trạm khác truy cập môi trường trướckhông

Khe thời gian được định nghĩa theo cách mà một trạm sẽ luôn có khả năng xácđịnh liệu trạm khác đã truy cập môi trường tại thời gian bắt đầu của khe trước đókhông Điều này làm giảm bớt xác suất xung đột đi một nửa

Exponential Backoff có nghĩa rằng mỗi lần trạm chọn một khe thời gian và xảy

ra xung đột, nó sẽ tăng giả trị theo lũy thừa một cách ngẫu nhiên

Chuẩn IEEE 802.11 chuẩn định nghĩa giải thuật Exponential Backoff được thực

hiện trong các trường hợp sau đây:

 Nếu khi trạm cảm biến môi trường trước truyền gói đầu tiên, và môi trườngđang bận

 Sau mỗi lần truyền lại

 Sau một lần truyền thành công

Trường hợp duy nhất khi cơ chế này không được sử dụng là khi trạm quyếtđịnh truyền một gói mới và môi trường đã rãnh cho nhiều hơn DIFS

Exponential backoff khiến các nút chịu khó chờ lâu hơn khi mức độ xung đột cao.

- bit time: thời gian truyền 1 bit

- n là số lần xung đột khi truyền một frame nào đó.

- sau n lần xung đột, nút sẽ đợi 512 x K bit time rồi truyền lại; K được

chọn ngẫu nhiên trong tập {0,1,2,…,2m – 1} với m:=min (n,10)

Hình sau biểu diễn sơ đồ cơ chế truy cập:

Hình 4.5 Sơ đồ cơ chế truy cập

3.3 Cách một trạm nối với một cell hiện hữu (BSS)

Trang 22

Khi một trạm muốn truy cập một BSS hiện hữu (hoặc sau chế độ bật nguồn, chế

độ nghỉ, hoặc chỉ là đi vào vùng BSS), trạm cần có thông tin đồng bộ từ điểm truy cập

(hoặc từ các trạm khác khi trong kiểu Ad - hoc).

Trạm nhận thông tin này theo một trong số hai cách sau:

1 Quét bị động: Trong trường hợp này trạm đợi để nhận một khung đènhiệu (Beacon) từ AP, (khung đèn hiệu là một khung tuần hoàn chứa thôngtin đồng bộ được gửi bởi AP), hoặc

2 Quét tích cực: Trong trường hợp này trạm cố gắng tìm một điểm truycập bằng cách truyền các khung yêu cầu dò (Probe), và chờ đáp lại thông tin

• Trong một hệ thống mạng LAN dựa trên các gói, sự chuyển tiếp giữa các cellđược thực hiện giữa các truyền dẫn gói, ngược với kỹ thuật điện thoại trong đó

sự chuyển tiếp xuất hiện trong thời gian một cuộc nói chuyện điện thoại, điềunày làm roaming mạng LAN dễ hơn một ít, nhưng

• Trong một hệ thống tiếng nói, một gián đoạn tạm thời không ảnh hưởng cuộcnói chuyện, trong khi trong một gói dựa vào môi trường, nó sẽ giảm đáng kểkhả năng thực hiện vì sự chuyển tiếp được thực hiện bởi các giao thức lớp trên.Chuẩn IEEE 802.11 không định nghĩa cách roaming được thực hiện, nhưngđịnh nghĩa các công cụ cơ bản cho nó, điều này bao gồm sự quét tích cực/bị động, vàmột quá trình tái liên kết, trong đó một trạm roaming từ điểm truy cập này sang điểmtruy cập khác sẽ được liên kết với một điểm truy cập mới

3.5 Giữ đồng bộ

Trang 23

Các trạm cần giữ đồng bộ, để giữ cho nhảy tần được đồng bộ, và các chức năngkhác như tiết kiệm năng lượng Trong một cơ sở hạ tầng BSS điều này được thực hiệnbởi tất cả các trạm cập nhật các đồng hồ của chúng theo đồng hồ của AP, sử dụng cơchế sau:

AP truyền các khung tuần hoàn gọi là các khung báo hiệu, các khung này chứagiá trị của đồng hồ AP tại thời điểm truyền (Chú ý rằng đây là thời điểm khi truyềndẫn thật sự xuất hiện, và không phải là thời điểm truyền khi nó được đặt vào hàng đợi

để truyền, vì khung báo hiệu được truyền sử dụng các quy tắc CSMA, nên truyền dẫntrễ một cách đáng kể)

Các trạm thu kiểm tra giá trị đồng hồ của chúng ở thời điểm nhận, và sửa chữa

nó để giữ đồng bộ với đồng hồ của AP, điều này ngăn ngừa sự trôi đồng hồ gây ra domất đồng bộ sau vài giờ hoạt động

3.6 Tiết kiệm năng lượng

Mạng LAN không dây tiêu biểu liên quan đến các ứng dụng di động, và trongcác kiểu ứng dụng này nguồn pin là một nguồn nhanh hết, đó là lý do tại sao chuẩnIEEE 802.11 trực tiếp hướng vào vấn đề tiết kiệm năng lượng và định nghĩa cả cơ chế

để cho phép các trạm đi vào trong chế độ nghĩ ngơi cho các thời hạn dài mà không mấtthông tin

Ý tưởng chính đằng sau cơ chế tiết kiệm năng lượng là AP duy trì một bản ghiđược cập nhật tại các trạm hiện thời đang làm việc trong chế độ tiết kiệm năng lượng,

và nhớ đệm các gói được gửi tới các trạm này cho đến khi cả trạm yêu cầu nhận cácgói bằng cách gửi một yêu cầu kiểm tra tuần tự, hoặc cho đến khi chúng thay đổi thaotác của nó

AP cũng truyền định kỳ (một phần của các khung báo hiệu) thông tin về trạmtiết kiệm năng lượng nào có các khung được nhớ đệm ở AP, như vậy các trạm này cầnphải được đánh thức để nhận một trong số các khung báo hiệu đó, và nếu một chỉ báocho biết có một khung được lưu trữ tại AP đợi để phân phát, thì trạm cần phải trongtrạng thái hoạt động và gửi một thông báo kiểm tra tuần tự cho AP để có các khungnày

Quảng bá và Phát thanh được lưu trữ bởi AP, và được truyền ở một thời điểmđược biết trước (mỗi DTIM), tại đó tất cả trạm tiết kiệm năng lượng muốn nhận kiểmkhung này cần phải hoạt động

3.7 Các kiểu khung

Có ba kiểu khung chính:

• Khung dữ liệu: các khung được sử dụng để truyền dữ liệu

• Khung điều khiển: các khung được sử dụng điều khiển truy cập tới môi trường(ví dụ RTS, CTS, và ACK), và

• Khung quản lý: các khung được truyền giống như các khung dữ liệu để trao đổithông tin quản lý, nhưng không hướng tới cho các lớp trên

Trang 24

Mỗi kiểu được chia nhỏ ra thành các kiểu nhỏ hơn khác nhau, tùy theo chứcnăng của chúng.

3.8 Khuôn dạng khung

Tất cả các khung chuẩn IEEE 802.11 đều có các thành phần sau đây:

Hình 4.6 Khuôn dạng khung chuẩn IEEE 802.11

3.8.1 Tiền tố (Preamble)

Nó phụ thuộc lớp vật lý, và bao gồm:

Synch: Một chuỗi 80 bit 0 và 1 xen kẽ, được sử dụng bởi bảo mật lớp vật lý để

lựa chọn anten thích hợp (nếu tính sự phân tập được sử dụng), và ảnh hưởng tới việc sửa lỗi độ dịch tần số trạng thái vững đồng bộ với việc định thời gian gói nhận được

SFD: Một bộ định ranh giới khung bắt đầu, nó gồm 16 bit nhị phân 0000 1100

1011 1101, được dùng để định nghĩa định thời khung

 Tường báo hiệu PLCP: hiện thời, nó chỉ chứa đựng thông tin tốc độ, được mã

hóa ở tốc độ 0.5 MBps, tăng dần từ 1Mbit/s tới 4.5 Mbit/s, và

 Trường kiểm tra lỗi Đầu mục: là trường phát hiện sai sót CRC 16 bit

3.8.3 Dữ liệu MAC

Hình sau cho thấy khuôn dạng khung MAC chung, các phần của trường trên các phần của các khung như mô tả sau đó

Hình 4.7 Khuôn dạng khung MAC

3.8.3.1 Trường điều khiển khung (Frame Control)

Trường điều khiển khung chứa đựng thông tin sau:

Trang 25

a Phiên bản giao thức (Protocol Verson)

Trường này gồm 2 bit có kích thước không đổi và xếp đặt theo các phiên bảnsau của chuẩn IEEE 802.11, và sẽ được sử dụng để nhận biết các phiên bản tương lai

có thể Trong phiên bản hiện thời của chuẩn giá trị cố định là 0

b ToDS

Bit này là tập hợp các bit 1 khi khung được đánh địa chỉ tới AP để hướng nó tới

hệ phân phối (gồm trường hợp mà trạm đích đặt lại khung giống với BSS, và AP) Bit

là tập hợp các bit 0 trong tất cả các khung khác

Bit này cho biết đoạn này là một chuyển tiếp một đoạn trước đó được truyền,

nó sẽ được sử dụng bởi trạm máy thu để đoán nhận bản sao được truyền của các khung

mà xuất hiện khi một gói Chứng thực bị mất

f Power mangenment (Quản lý năng lượng)

Bit này cho biết kiểu quản lý năng lượng trong trạm sau khi truyền khung này

Nó được sử dụng bởi các trạm đang thay đổi trạng thái từ chế độ tiết kiệm năng lượngđến chế độ hoạt động hoặc ngược lại

g More Data (Nhiều Dữ liệu hơn)

Bit này cũng được sử dụng để quản lý năng lượng và nó được sử dụng bởi AP

để cho biết rằng có nhiều khung được nhớ đệm hơn tới trạm này Tạm quyết định sửdụng thông tin này để tiếp tục kiểm tra tuần tự hoặc kiểu đang thay đổi thậm chí đểthay đổi sang chế độ hoạt động

h WEP

Bit này cho biết rằng thân khung được mã hóa theo giải thuật WEP

Trang 26

i Order (Thứ tự)

Bit này cho biết rằng khung này đang được gửi sử dụng lớp dịch vụ Strictly Order

-3.8.3.2 Khoảng thời gian/ID

Trường này có hai nghĩa phụ thuộc vào kiểu khung:

• Trong các bản tin Kiểm tra tuần tự tiết kiệm năng lượng, thì nó là ID trạm, và

• Trong tất cả các khung khác, nó là giá trị khoảng thời gian được dùng cho Tínhtoán NAV

3.8.3.3 Các trường địa chỉ

Một khung chứa lên trên tới 4 địa chỉ phụ thuộc vào các bit ToDS và FromDSđược định nghĩa trong trường điều khiển, như sau:

Địa chỉ - 1 luôn là địa chỉ nhận (ví dụ, trạm trên BSS mà nhận gói tức thời),

nếu bit ToDS được lập thì đây là địa chỉ AP, nếu bit ToDS được xóa thì nó là địa chỉtrạm kết thúc

Địa chỉ - 2 Luôn luôn là địa chỉ máy phát (ví dụ, trạm đang truyền gói vật lý),

nếu bit FromDS được lập thì đây là địa chỉ AP, nếu được xóa thì nó là địa chỉ trạm

Địa chỉ - 3 Trong hầu hết các trường hợp còn lại, mất địa chỉ, trên một khung

với bit FromDS được lập, sau đó Địa chỉ - 3 là địa chỉ nguồn gốc, nếu khung có bitToDS lập, sau đó Địa chỉ - 3 là địa chỉ đích

Địa chỉ - 4 được sử dụng trong trường hợp đặc biệt trong đó một hệ phân phối

không dây được sử dụng, và khung đang được truyền từ điểm truy cập này sang điểmtruy cập khác, trong trường hợp này cả các bit ToDS lẫn các bit FromDS được lập, vìvậy cả địa chỉ đích gốc và địa chỉ nguồn gốc đều bị mất

Bảng sau tổng kết các cách dùng địa chỉ khác nhau theo cách thiết lập bit ToDS

và bit FromDS:

3.8.3.4 Điều khiển nối tiếp

Trường điều khiển nối tiếp được dùng để biểu diễn thứ tự các đoạn khác nhauthuộc khung, và nhận biết các gói sao, nó gồm có hai trường con: trường Số đoạn, vàtrường Số nối tiếp, mà định nghĩa khung và số đoạn trong khung

4.8.3.5 CRC

CRC là một trường 32 bit chứa một mã kiểm tra dư số chu kỳ 32 bit (CRC)

Trang 27

3.9 Các khung định dạng phổ biến nhất

3.9.1 Khuôn dạng khung RTS

Khung RTS như sau:

RA của khung RTS là địa chỉ STA, trong môi trường không dây, nó được dành

để nhận dữ liệu tiếp theo hoặc khung quản lý một cách tức thời

TA là địa chỉ của STA phát khung RTS

Giá trị Khoảng thời gian là thời gian, tính theo micrô - giây, được yêu cầu đểtruyền dữ liệu liên tiếp hoặc khung quản lý, cộng với một khung CTS, cộng một khungACK, cộng ba khoảng SIFS

3.9.2 Khuôn dạng khung CTS

Khung CTS như sau:

Địa chỉ máy thu (RA) của khung CTS được copy từ trường địa chỉ máy phát(TA) của khung RTS ngay trước đó đến một đáp ứng CTS nào đó Giá trị Khoảng thờigian là giá trị thu được từ trường Khoảng thời gian của khung RTS ngay trước đó, trừthời gian (tính theo micrô - giây) được yêu cầu để phát khung CTS và khoảng SIFS

3.9.3 Khuôn dạng khung ACK

Khung ACK như sau:

Địa chỉ Máy thu của khung ACK được sao chép từ trường Địa chỉ 2 của khungngay trước đó Nếu nhiều bit Đoạn hơn được xóa (0) trong trường điều khiển khung

Trang 28

của khung trước đó, thì giá trị Khoảng thời gian là 0, nếu không thì giá trị Khoảng thờigian thu được từ trường Khoảng thời gian của khung trước đó, trừ đi thời gian (tínhtheo micrô - giây) được để phát khung ACK và khoảng SIFS của nó.

3.11 Hàm Phối hợp Điểm (PCF)

Bên cạnh Hàm Phối hợp Phân tán cơ bản, có một Hàm Phối hợp Điểm để chọn,

mà sử dụng để thực hiện các dịch vụ biên - thời gian, như tiếng nói hoặc truyền video.Hàm Phối hợp Điểm làm cho điểm truy cập sử dụng quyền ưu tiên cao hơn bằng cách

sử dụng một Không gian khung Inter (PIFS) nhỏ hơn

Bằng cách sử dụng cao hơn này quyền ưu tiên truy cập, các vấn đề điểm truycập kiểm tra tuần tự yêu cầu của các trạm để truyền dữ liệu, do đó điều khiển việc truycập môi trường Để cho phép cho các trạm bình thường khả năng vẫn còn truy cập môitrường, có một chuẩn bị mà điểm truy cập phải để lại đủ thời gian cho Truy cập Phântán trong giữa PCF

3.12 Các mạng Ad hoc

Trong một số trường hợp các người dùng muốn lập một mạng LAN không dây

mà không có một cơ sở hạ tầng (đặc biệt hơn không có một điểm truy cập), điều nàybao gồm truyền file giữa hai người dùng máy notebook, cuộc họp giữa các cộng tácviên bên ngoài văn phòng, vân vân

Chuẩn IEEE 802.11 giải quyết các nhu cầu này bằng cách định nghĩa một môhình hoạt động “Ad hoc”, trong trường hợp này không có điểm truy cập nào hoặc phầnnào tính năng của nó được thực hiện bởi các trạm người dùng cuối (như tạo báo hiệu,đồng bộ, vân vân), và các chức năng khác không được hỗ trợ (như đặt lại giữa hai trạmkhông nằm trong phạm vi, hoặc tiết kiệm năng lượng)

3.13 Họ chuẩn IEEE 802.11

3.13.1 Chuẩn IEEE 802.11a

Là một chỉ tiêu kỹ thuật IEEE cho mạng không dây hoạt động trong dải tần số 5GHz (5.725 GHz tới 5.85 GHz) với tốc độ truyền dữ liệu cực đại 54 Mbps Dải tần số

5 GHz không nhiều như tần số 2.4 GHz, vì chỉ tiêu kỹ thuật chuẩn IEEE 802.11 đềnghị nhiều kênh vô tuyến hơn so với chuẩn IEEE 802.11b Sự bổ sung các kênh nàygiúp tránh giao thoa vô tuyến và vi ba

3.13.2 Chuẩn IEEE 802.11b (Wifi)

Là chuẩn quốc tế cho mạng không dây hoạt động trong dải tần số 2.4 GHz (2.4GHz tới 2.4835 GHz) và cung cấp một lưu lượng lên trên 11 Mbps Đây là một tần sốrất thường sử dụng Các lò vi ba, các điện thoại không dây, thiết bị khoa học và y học,cũng như các thiết bị Bluetooth, tất cả làm việc bên trong dải tần số 2.4 GHz

3.13.3 Chuẩn IEEE 802.11d

Chuẩn IEEE 802.11d là một chuẩn IEEE bổ sung lớp sự điều khiển truy cập(MAC) vào chuẩn IEEE 802.11 để đẩy mạnh khả năng sử dụng rộng mạng WLANchuẩn IEEE 802.11 Nó sẽ cho phép các điểm truy cập truyền thông thông tin trên cáckênh vô tuyến dùng được với các mức công suất chấp nhận được cho các thiết bịkhách hàng Các thiết bị sẽ tự động điều chỉnh dựa vào các yêu cầu địa lý

Trang 29

Mục đích 11d là sẽ thêm các đặc tính và các hạn chế để cho phép mạng WLANhoạt động theo các quy tắc của các nước này Các nhà sản xuất Thiết bị không muốn

để tạo ra một sự đa dạng rộng lớn của các sản phẩm và các người dùng chuyên biệttheo quốc gia mà người đi du lịch không muốn một túi đầy các card PC mạng WLANchuyên biệt theo quốc gia Hậu quả sẽ là các giải pháp phần sụn chuyên biệt theo quốcgia

3.13.4 Chuẩn IEEE 802.11g

Tương tự tới chuẩn IEEE 802.11b, chuẩn lớp vật lý này cung cấp một lưu lượnglên tới 54 Mbps Nó cũng hoạt động trong dải tần số 2.4 GHz nhưng sử dụng một côngnghệ vô tuyến khác để tăng dải thông toàn bộ Chuẩn này được phê chuẩn cuối năm2003

3.13.5 Chuẩn IEEE 802.11i

Đây là tên của nhóm làm việc IEEE dành cho chuẩn hóa bảo mật mạng WLAN.Bảo mật chuẩn IEEE 802.11i có một khung làm việc được dựa vào RSN (Cơ chế Bảomật tăng cường) RSN gồm có hai phần:

1 Cơ chế riêng của dữ liệu và

2 Quản lý liên kết bảo mật

Cơ chế riêng của dữ liệu hỗ trợ hai sơ đồ được đề xướng: TKIP và AES TKIP(Sự toàn vẹn khóa thời gian) là một giải pháp ngắn hạn mà định nghĩa phần mềm vácho WEP để cung cấp một mức riêng tư dữ liệu thích hợp tối thiểu AES hoặc AES -OCB (Advanced Encryption Standard and Offset Codebook) là một sơ đồ riêng tư dữliệu mạnh mẽ và là một giải pháp thời hạn lâu hơn

Quản lý liên kết bảo mật được đánh địa chỉ bởi:

a) Các thủ tục đàm phán RSN,

b) Sự Chứng thực chuẩn IEEE 802.1x và

c) Quản lý khóa chuẩn IEEE 802.1x

Các chuẩn đang được định nghĩa để cùng tồn tại một cách tự nhiên các mạng pre RSN mà hiện thời được triển khai Chuẩn này không kỳ vọng sẽ được thông qua chođến khi kết thúc năm 2003

-3.13.6 Chuẩn IEEE 802.1x (Tbd)

Chuẩn IEEE 802.1x (Yêu cầu một nhà cung cấp dịch vụ RADIUS) cung cấpcác doanh nghiệp & các nhà riêng một giải pháp chứng thực bảo mật, biến đổi được sửdụng kỹ thuật tái khóa (re - keying) động, sự chứng thực tên và mật khẩu người dùng

và chứng thực lẫn nhau Kỹ thuật tái khóa động, mà trong suốt với người dùng, loại trừphân phối khóa không bảo mật và sự chi phốI thời gian và ngăn ngừa các tấn công liênquan đến các khóa WEP tĩnh Sự chứng thực trên nền người dùng loại trừ các lỗ bảomật xuất hiện từ thiết bị bị trộm hoặc mất khi sự chứng thực trên nền thiết bị được sửdụng, và sự chứng thực lẫn nhau giảm nhẹ tấn công dựa vào các điểm truy cập láu cá.Đồng thời, vì sự chứng thực chuẩn IEEE 802.1x thông qua một cơ sở dữ liệu

Trang 30

RADIUS, nó cũng chia thang để dễ dàng điều khiển các số lượng người dùng mạngWLAN đang gia tăng.

Trang 31